FOTOWOLTAIKA

SYSTEMY FOTOWOLTAICZNE

Początkowo ogniwa słoneczne były

wykorzystywane tylko w kosmosie. W latach
siedemdziesiątych narodziła się koncepcja
wykorzystania energii słonecznej jako źródła
alternatywnego w stosunku do źródeł
paliwowych.

Najprostsze  ogniwo  słoneczne  można  zbudowad  przez
połączenie  dwóch  półprzewodników;  jednego  o  typie  p  i
jednego o typie n, nazywane złączem p-n. W takim złączu,
elektrony z krzemu typu n „widzą” dziury w krzemie typu p i
przemieszczają  się,  żeby  je  wypełnid  i  utworzyd  parę
elektron-dziura.  Jednak,  gdy  foton  uderza  jedną  z  takich
par,  zostaje  ona  rozerwana  i  przepływ  tych  nowo-
uwolnionych

nośników

ładunków

(pozytywnych

negatywnych) przez materiał wytwarza prąd elektryczny.

Jednym z ograniczeo

stosowania

energii

słonecznej  jest  zależnośd  ilości  wyprodukowanego
prądu  od  czynników  środowiskowych  takich  jak
zachmurzenie,  kąt  pod  którym  promienie  słoneczne
padają  na  panel,  śnieg,  deszcz,  liście  czy  inne
zanieczyszczenia i oczywiście pora nocna.

Najbardziej typowe sektory zastosowania

systemów fotowoltaicznych to:

• telekomunikacja (zasilanie stacji radiowo-telekomunikacyjnych),
• rolnictwo (zasilanie urządzeo pompujących i nawadniających,

konserwujących żywnośd),

• rekreacja i turystyka (pola namiotowe, domki kempingowe, jachty),
• budownictwo mieszkaniowe (oświetlanie i zasilanie elektrycznych

urządzeo gospodarstwa domowego),

• transport (zasilanie znaków drogowych i morskich, oświetlanie

przystanków i ulic oraz napęd pojazdów słonecznych),

• elektroenergetyka (produkcja energii elektrycznej na potrzeby

ogólnej sieci elektroenergetycznej),

• elektronika użytkowa (zasilanie wszelkiego użytku: kalkulatory,

urządzenia telewizyjne).

Energię słoneczną w Polsce można

scharakteryzowad następująco:

• stosunkowo duża ilośd energii padająca na

jednostkę powierzchni, porównywalna z
wartością charakteryzującą strefę tropikalną,
jednak o znacznie mniejszym jednostkowym
strumieniu mocy wynoszącym średnio w ciągu
roku 930 - 1163 kW/m

• duży udział promieniowania rozproszonego, tzw.

dyfuzyjnego wynoszący około 50%
promieniowania całkowitego,

• średnio 1600 godzin słonecznych w ciągu roku.

Ogniwa

fotowoltaiczne

monokrystaliczne

Ogniwa fotowoltaiczne monokrystaliczne

- wykonane jest z jednego

monolitycznego

kryształu krzemu. Charakteryzuje się wysoką

sprawnością zazwyczaj 18-22% oraz wysoką ceną. Posiada
charakterystyczny ciemny kolor.

Ogniwa

fotowoltaiczne

polikrystaliczne

Ogniwo

fotowoltaiczne

polikrystaliczne

wykonane

jest

wykrystalizowanego krzemu. Charakteryzuje

się sprawnością w

przedziale 14-18% oraz

umiarkowaną ceną. Zazwyczaj posiada

charakterystyczny niebieski kolor i

wyraźnie zarysowane kryształy

krzemu.

Ogniwa

fotowoltaiczne

amorficzne

Ogniwo fotowoltaiczne amorficzne wykonane jest z amorficznego,
bezpostaciowego niewykrystalizowanego krzemu. Charakteryzuje

się

niską sprawnością w przedziale 6-10% oraz niską ceną. Zazwyczaj
posiada charakterystyczny lekko bordowy kolor i brak widocznych
kryształów krzemu.

Głównymi dziedzinami zastosowań fotoogniw są:

układy zasilające obiekty komunalne i mieszkalnictwo;

- zasilanie

urządzeń elektronicznych w telekomunikacji i

transporcie itd.;
- zasilanie

układów pomiarowych;

- elektrownie fotowoltaiczne;
- technologie wojskowe i kosmiczne.

laptop zasilany

fotoogniwami

fotoogniwo na

podłożu

polimerowym

Pompy ciepła

Pompy

ciepła przemieniają ciepło o niskiej temperaturze

(nawet w zimie przy temperaturach

poniżej 0

C) w

ciepło

o wysokiej temperaturze.

Budowa instalacji

Elementy instalacji pompy

ciepła: 1-sprężarka, 2-skraplacz, 3-parownik, 4-

zawór rozprężny, 5-dolne źródło ciepła (grunt/woda/powietrze), 6-górne źródło
ciepła (ogrzewanie grzejnikowe lub podłogowe) .

Procesy termodynamiczne

zachodzące w pompie ciepła

1 - Przegrzane pary czynnika

chłodniczego o wysokim ciśnieniu, 2 - Skraplanie

czynnika

chłodniczego w wymienniku, 3 - Dochłodzona ciecz czynnika

chłodniczego o wysokim ciśnieniu, 4 - Rozprężony czynnik chłodniczy o niskim
ciśnieniu, 5 - Odparowanie czynnika chłodniczego w parowniku, 6 - Przegrzane
pary czynnika

chłodniczego o niskim ciśnieniu, 7 - Powrót wody z instalacji

grzewczej, 8 - Podgrzewanie wody przez

oddający ciepło skraplający się

czynnik, 9 - Zasilanie instalacji

podgrzaną w pompie ciepła wodą, 10 - "Ciepła"

ciecz z obiegu dolnego

źródła, 11 - Chłodzenie cieczy poprzez odparowywujący

czynnik

chłodniczy, 12 - Schłodzona w pompie ciepła ciecz obiegu dolnego

źródła.

Rodzaj ogrzewanego budynku

Wsp. zapotrzebow. kc [W/m2]

Stare budownictwo bez ocieplenia

>80

Budynki nowe lub stare słabo ocieplone (do

5cm styropianu lub wełny mineralnej)

Budynki nowego bud. o średnim ociepleniu (o

grubości do 10cm)

Budynki nowego bud. bardzo dobrze

ocieplone (co najmniej 20cm ocieplenia)

Obieg termodynamiczny pompy

ciepła o typowym

przebiegu temperatury i

ciśnienia. Czynnik roboczy

R134a, punkt pracy: L7/W50.

Działanie typowej najprostszej pompy ciepłą przypomina więc lodówkę. W
lodówce ciepło jest odbierane z wewnątrz ( tam znajduję się dolne źródło ciepło
i

następuje odparowanie czynnika chłodzącego) i odprowadzane do

pomieszczenia ( tu

znajduję się skraplacz i ciepło jest uwalniane do otoczenia).

Podobnie w pompie

ciepłą: ciepło jest odbierane od gruntu, który się ochładza

następnie oddawane w pomieszczeniu, w którym znajduje się skraplacz.

Główne czynniki wpływające na

efektywność pompy ciepła.

•Typ pompy ciepła
•Rodzaj dolnego źródła i jego dostępność
•Parametry źródła górnego
•Straty ciepła na wymiennikach
•Straty ciepłą na czynnikach pośredniczących
•Ilość urządzeń pomocniczych: pompy, wentylatory,
zbiorniki akumulacyje

Podział pomp ciepła

Jednoczynnikowe  pompy
ciepła
- zasilane  elektrycznie
- zasilane  gazowo
- zasilane  spalinowo
-

inny napęd

wykorzystujące zimno

gazowe
- wyskotemperaturowe
•Sorbcyjne pompy ciepła
- absorbcyjne

(podwyższające

obnożające)

-resorbcyjne

•Z obiegiem roztworów
- zeotropowe
- nieazeotropowe
•Kombinowane pompy ciepła
•Srumienicowe pompy ciepła

Ze względu na ilość źródeł

•monowalentne
•biwalentne
•multiwalentne

Ze względu na rodzaj źródła

•pierwotne: źródła energii
odnawialnej
•wtórne: ciepło odpadowe,
ścieki, itp.